管屏中流量分布的研究——集箱中的分配和汇集(报告之一)

前言流体的分配和汇集是工业上应用得十分广泛的一门学科,进行分配和汇集的代表性装置是管屏。管屏一般是由分配集箱、汇集集箱和管系组成。流体在分配集箱中依次被分配到管系中,并受到加热或冷却后,再依次汇集到汇集集箱,由于管系采用较小节距排列布置,故在集箱中分配或汇集的特点是较为接近的。管屏在机械工业中被广泛应用于热交换     

几何结构对径向引入集箱系统气液两相流量分配特性影响的实验研究

在空气-水实验台上,针对集箱中存在的气液两相混合物分配不均问题,研究了入口条件对双纵向引入多分支并联管水平集箱系统分支管中流量分配特性的影响。为了改善气液两相流在集箱中的分配特性,通过在集箱内部加装"笛型管"结构,并将两集箱系统的分配特性进行了比较。实验研究证明:新型集箱的两相流量分配均匀性得到了极大的改善,并且当入口条件改变时,新型集箱的分配特性依旧良好。     

三通集箱过热器压力分布与流量分配的数值模拟

为了解三通结构对过热器流量分配的影响从而解决三通集箱过热器的爆管问题,利用Fluent软件对过热器模型进行了数值模拟,研究了三通结构集箱过热器内的静压分布、速度分布、各支管流量分配及各支管入口处流体的流速分布和静压分布.结果表明:三通结构附近流体的压力低且速度大,而远离该区域的流体则压力高且速度小;三通中涡流区域的支管入口有小涡流,而其他区域的支管入口没有出现小涡流;集箱内涡流下部的支管流量偏小,正对集箱入口处的支管流量最大;将第7管屏和第11管屏的入口形状改为圆形,改造后支管的流量明显增大.     

分配集箱静压分布参数Cf值的理论分析

在分配集箱中取微元控制体，通过建立质量守恒方程和动量守恒方程，明确了参数Ｃｆ的物理意义。依据Ｃｆ取值范围，描述了分配集箱静压分布和动量交换控制为主、动量交换与摩擦阻力竞相影响、摩擦阻力控制为主３种情形与Ｃｆ的关系，理论分析与前人试验结果相吻合。同时，对采用我国水动力计算标准方程给出的Ｃｆ＝１．２４计算分配集箱静压分布时，给出了分配集箱长径比的限制。不同的长径比，集箱内静压分布呈现动量交换控制或动量     

一台DZL6.0-1.25蒸汽锅炉水冷壁管爆管事故的分析与改进

从对一台ＤＺＬ６．０－１.２５蒸汽锅炉近前炉门附近两侧炉膛水冷壁管多次发生局部爆管事故的调查出发,对该锅炉侧集箱排污系统存在的设计缺陷进行了流动分析、计算。计算表明,排污时前段集箱内流速过低是造成该段集箱区水渣大量沉积致使该区水冷壁管因水渣堵塞而引发局部爆管的根本原因。对侧集箱不同部位增开排污口方案进行的计算表明,在集箱前端增开排污口可有效地改善排污时该处集箱内水的流动性,从而消除泥渣沉积隐患。改造方案实施后,经多年的锅炉安全运行实践也证明了该方案的有效性。     

Z型和U型集箱并联管组流动特性的实验研究

在集箱并联管组冷态空气模化实验台上,测定了Z型和U型两种典型集箱引入-引出方式下分配集箱与汇集集箱内的静压分布,结合并联支管总流量与集箱进口流量平衡关系,获得了并联支管的流速分布.将实验值分别与作者提出的集箱并联管组单相流体流动特性分布理论解以及前苏联锅炉机组水力计算标准方法的计算值进行了对比,结果表明:作者提出的理论解与试验值的吻合程度比标准值与实验值的吻合程度要好,从而证实了理论解比现有标准方法更精确.     

电站锅炉分配集箱系统单相流体流动特性的研究

通过建立集箱内单相流体流动物理模型和数学模型，应用经典的微分方程方法，研究了电站锅炉分配集箱系统单相流体的流动特性，获得了分析解。     

超临界压力600 MW直流锅炉流量分配特性的试验研究

研究国产600 MW直流锅炉分配集箱在亚临界压力下的流量分配特性.试验段由φ42 mm×5.5mm的分配集箱、φ25 mm× 3 mm分配集箱径向引入管和φ10 mm×1.5 mm的垂直并联水冷壁管组成,材料为1Cr18Ni9Ti钢管;试验参数为:压力p=4 MPa～19 MPa,质量流速G=400 kg/(m2·s)～1 200 kg/(m2·s),质量含汽率x=0～1.0.试验研究了工质压力、质量流速和集箱入口质量含汽率对分配集箱垂直水冷壁管流量分配和质量含汽率分配特性的影响.随着分配集箱工作压力和分配集箱进口质量流速的增加,分配集箱并联支管之间的质量含汽率分配的偏差降低;在入口质量含汽率较小时,并联支管之间的质量含汽率的分配偏差随着质量含汽率的增加而增大;在入口质量含汽率>0.55时,并联支管之间质量含汽率的分配偏差随着入口质量含汽率的增加而减小.     

水平U型和Z型集箱系统的两相流流量分配特性实验研究

在模拟直流锅炉集箱系统的空气－水试验台上，对分配集箱入口装设加速管和不装设加速管的水平Ｕ型和Ｚ型集箱系统的两相流流量分配特性进行了对比性实验研究。研究发现：在相同的两相流量条件下，在分配集箱入口装设加速管，能够有效地改进原有集箱系统的分配特性。当分配集箱入口的两相流流速达到破膜速度的０．４５倍左右时，集箱系统的两相流量分配已基本均匀。     

应用旋流器控制并联管组中流量分配的实验研究

在分配集箱的进口处加装一只旋流器,使进入集箱中的流体发生旋转,增加沿程摩擦阻力对集箱静压分布的影响,从而达到控制并联管组流量分配的目的。在旋流条件下所得出的离散型数学模型,能够预测不同旋流强度下的集箱静压分布和管流量分配,计算值和实验结果吻合良好。图１０参６     

电站锅炉过热器、再热器集箱压力与流量分布的数值研究

对过热器、再热器进出口集箱内压力分布建立数学模型，经数值计算研究径向引入集箱内的三维流场分布，分析静压及流量分布情况以及三通结构对流量分布的影响。     

对分配集箱采用分流管方法减小再热器流量偏差的讨论

某电站锅炉高温再热器,因分配集箱中两端静压差与管圈阻力的比值太大,造成并联各排管子之间的较大的流量偏差,提出在分配集箱两端连接分流管来减小分配集箱中静压差的方法。本文通过分析指出这种改装方法是否有效值得怀疑。建议采用另一种较为有效而且简单的改进措施。     

T型进口三通对分配集箱流量分配的影响

Ｔ型进口三通的布置方式分配集箱中的流量分配有着严重的影响。该文对三通附近涡流区中的集箱静压分布和支管入口阻力系数进行了深入的实验研究。     

汇集集箱静压分布参数Ch值的理论分析

该文对比汇集集箱中取微元控制体，通过建立其质量守恒方程和动量守恒方程，明确了参数Ｃｈ的物理意义，并依据Ｃｈ取值范围，描述了汇集集箱静压分布，动量交换控制为主，动量交换与摩擦阻力竞相影响，摩擦阻力控制为主３种情形与Ｃｈ的关系，理论分析与实际相符合。在动量交换控制区，不同集箱结构，有不同的Ｃｈ值。     

进口弯头对分配集箱流量分配影响的试验研究

进口弯头对分配集箱中的流量分配有较大的影响。为此，针对1台锅炉中其分配集箱带弯头入口的顶棚管过热器受热面管流量分配做了较详细的试验研究。研究发现，弯头上不同区域的管产生不同的流量偏差，并且弯头出口附近直管集箱上的管中流量也会受弯头的影响。最后，根据试验分析得到的产生流量偏差的原因和特点，提出了消除流量偏差和解决爆管的措施。     

超临界直流锅炉变压运行下水冷壁中间分配集箱的流量分配特性

研究了国产600 MW直流锅炉水冷壁中间分配集箱在亚临界压力下的流量分配特性.试验参数为:压力P=12～21 MPa,质量流速G=400～1200 kg/(m2·s),质量含汽率x=0～1.0.试验结果表明:随着分配集箱工作压力和分配集箱进口质量流速的增加,分配集箱并联支管之间流量分配的偏差降低;在入口质量含汽率较小时,并联支管问的流量分配偏差随着质量含汽率的增加而增大;在入口质量含汽率大于0.6时,并联支管间的流量分配偏差随着入口质量含汽率的增加而减小.     

电站锅炉过热器、再热器分配集箱静压分布计算方法的改进

分配集箱中的静压分布取决于集箱中的流动阻力使静压下降和支管分流使静压上升的综合作用结果。现有的计算方法一般是用一条抛物线简单地描述集箱静压分布，或将支管形式的分配集箱简化成在集箱上开一条均匀宽度的长槽。作者通过理论分析和实验结果，指出这些简化存在的问题，提出了与实际流动情况相一致的离散型数学模型。     

电站锅炉再热器带"三通"集箱静压分布的数值模拟及受热面热偏差计算

为解决再热器超温爆管问题,采用标准K-ε方程的湍流模型进行数值模拟,得到了有支管和无支管的再热器带"三通"集箱内的速度矢量和静压分布.在此基础上编写了较为通用的电站锅炉受热面热偏差计算程序,并应用该程序计算了2个不同结构再热器的屏间热偏差.结果表明:为了减少受热面因热偏差过大而发生超温爆管的情况,应在设计时尽量使管屏(子)避开集箱"三通"涡流区,或者将集箱"三通"避开烟温高峰区布置.此热偏差计算程序可以用于不同容量机组的多种结构和类型的受热面热偏差计算,适用于集箱轴向、径向引入引出的布置方式,可用于大型电站锅炉过热器及再热器的优化设计.     

电站锅炉过热器,再热器分配集箱静压分布计算方法的改进

分配集箱中的静压分布取决于集箱中的流动阻力使静压下降和支管分流使静压上升的综合作用结果。现有的计算方法一般是用一条抛物线简单地描述集箱静压分布，将支管形式的分配集箱筒化成在集箱上开一条均匀宽度的长槽。作者通过理论分析和实验结果，指出这些简化存在的问题。提出实际流动情况相一致的离散型数学模型。     

顶棚过热器受热面管流量偏差问题的数值模拟研究

对一台锅炉中其分配集箱带弯头入口的顶棚管过热器受热面管流量分配做了较详细的数值模拟研究。研究发现，进口弯头对分配集箱中的流量分配有较大的影响，弯头上不同区域的管产生不同的流量偏差，布置在弯头外侧的管流量偏大，弯头内侧的管流量偏小，并且弯头出口附近直管集箱上的管中流量也会受弯头的影响。该区域受热面管中流量偏小的管产生爆裂后，其附近流量偏大的管中流量会减小，出现连锁爆裂。最后，根据计算分析，得到产生流量偏差的原因和特点，提出消除流量偏差和解决爆管的措施，并给予了计算论证。